阅读说明：本技术 确定电容式多路径力传感器组件的操纵单元的偏移的方法 (Method for determining the offset of a steering unit of a capacitive multi-path force sensor assembly ) 是由 马克·舒尔珀 马蒂亚斯·塞弗特 于 2019-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于确定电容式的多路径力传感器组件的操纵单元的偏移的方法,该多路径力传感器组件具有可从其中性位置沿至少两个操纵方向调节的操纵单元,该操纵单元在取消操纵力时又移回到其中性位置,并且与该操纵单元连接有中央电容器板,该中央电容器板在操纵单元的静止位置中与至少一个位置固定的第一和第二电容器板间隔,并且通过调节操纵单元,向着至少一个位置固定的第一电容器板移动并且从至少一个第二电容器板移离,并且其中为了产生代表操纵单元的偏移的传感器值,使用至少一个通过带有至少一个位置固定的第一电容器板的中央电容器板形成的测量电容器,根据本发明,其特征在于,将位置固定的第一电容器板(3)保持在地电位上,使得在持续应用的积分方法中在多个彼此相继的周期内分别进行：-将中央电容器板以及至少位置固定的第二电容器板与不同于地电位的电压电位连接并且然后又与该电压电位分离,-将存储在中央电容器板上的电荷量传输到具有已知电容值的积分电容器上,并且在预给定数量的周期之后,借助A/D转换器测量积分电容器上的电压并且将其处理成第一传感器值。(The invention relates to a method for determining an offset of an actuating unit of a capacitive multi-path force sensor arrangement having an actuating unit which can be adjusted from its neutral position in at least two actuating directions, which actuating unit, when an actuating force is removed, moves back into its neutral position and to which a central capacitor plate is connected which, in the rest position of the actuating unit, is spaced apart from at least one first and one second fixed capacitor plate and, by adjusting the actuating unit, is moved toward and away from the at least one first fixed capacitor plate, and wherein, for generating a sensor value which represents an offset of the actuating unit, at least one measuring capacitor formed by the central capacitor plate with the at least one first fixed capacitor plate is used, according to the invention, the first fixed capacitor plate (3) is held at ground potential, so that in a continuously applied integration method in a plurality of successive cycles: the central capacitor plate and the at least stationary second capacitor plate are connected to a voltage potential different from ground potential and then separated again from this voltage potential, the charge stored on the central capacitor plate is transferred to an integrating capacitor with a known capacitance value, and after a predetermined number of cycles, the voltage on the integrating capacitor is measured by means of an a/D converter and processed into a first sensor value.)

确定电容式多路径力传感器组件的操纵单元的偏移的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定电容式的多路径力传感器组件的操纵单元的偏移的方法，该多路径力传感器组件具有可从其中性位置沿至少两个操纵方向调节的操纵单元，该操纵单元在取消操纵力时又移回到其中性位置，并且与该操纵单元连接有中央电容器板，该中央电容器板在操纵单元的静止位置中与至少一个位置固定的第一和第二电容器板间隔，并且通过调节操纵单元，向着至少一个位置固定的第一电容器板移动并且从至少一个第二电容器板移离，并且其中为了产生代表操纵单元的偏移的传感器值，使用至少一个通过具有至少一个位置固定的第一电容器板的中央电容器板形成的测量电容器。

背景技术

在此所述类型的多路径力传感器组件例如在机动车中作为可通用的部件用于构造或多或少复杂的开关装置。

在此，力传感器组件优选例如构造为双向或四向的力传感器组件并且安装在共同的电路板上，该电路板容纳在具有与力传感器组件关联的操作表面的操纵握持块的壳体中。

在这种开关装置中使用的多路径力传感器组件使用成对地相对布置的电容传感器来测量在一个或两个轴线上的力。这些传感器分别由位置固定的电容器板和分别配属于该电容器板的并且借助于操纵单元可偏移的电容器板构成。根据可偏移的电容器板与每个位置固定的电容器板的距离得出特定的电容测量值，借助这些测量值可以推断出偏移，并且通过基于机械结构的力-位移-特征线间接地推断出施加到操纵单元上的力。相应的电容值与相应的电容器板的距离成反比，关于相对地布置的“分享”共同的中央电容器板的电容器得出其特征线的对称性，即测量值与操纵单元的相应的偏移的相关性。因此，在分别关于操纵单元和与操纵单元连接的电容器板的轴线上进行正偏移和负偏移时，特征线的基本上“相同”的部分始终相关，一次相对于一个位置固定的电容器板，并且一次相对于另一个位置固定的电容器板。

发明内容

根据本发明的用于运行电容式多路径力传感器组件的方法提供了一种尤其成本低廉且可靠的用于确定所寻找的、代表操纵单元的相应偏移的传感器值的可能性。

这根据本发明通过以下方式实现，即位置固定的第一电容器板保持在地电位上，即在连续应用的积分方法中以多个相继的周期分别进行：

-将中央电容器板以及至少位置固定的第二电容器板与不同于地电位的电压电位连接并且然后又与该电压电位分离，

-将存储在中央电容器板上的电荷量传输到具有已知电容值的积分电容器上，

并且在预给定数量的周期之后，借助A/D转换器测量积分电容器上的电压并且将其处理成传感器值。

正是在这样的应用中，在该应用中仅期望或允许操纵杆的非常小的偏移，并且该应用将达到一定的操纵力设置作为用于触发开关信号的重要标准，根据本发明的电的多路径开关组件可以有利地用作准力敏感的开关组件。

在根据本发明的方法的一个优选实施方式中，在操纵单元的静止位置中，中央电容器板与位置固定的第一和第二电容器板处于基本相同的距离，并且通过操纵单元的调节以相同的程度朝向位置固定的第一电容器板移动，并且从位置固定的第二电容器板移离。

附图说明

下面参照附图对本发明进行解释。

在此示出：

图1是为了应用根据本发明的方法而设置的具有在两个方向上沿轴线可调节的操纵单元的电容式多路径力传感器组件的示意图，

图2是为了应用根据本发明的方法而设置的具有围绕两个相互垂直的轴线可枢转布置的操纵单元的电容式多路径力传感器组件的示意图。

具体实施方式

在图1中所示的示例中，操纵单元1可以在两个方向上沿着轴线调节。两个外部的位置固定的电容器板3、4与电路板5的导体电路电连接，并且以其主面垂直于电路板布置。在这两个位置固定的电容器板3、4之间存在中央电容器板2，该中央电容器板可以利用操纵单元1在两个方向上沿着平行于电路板5且垂直于电容器板2、3、4的主面的轴线调节，并且同样与电路板5的导体电路电连接。

与操纵单元1连接的中央电容器板2在其静止位置中与两个外部的位置固定的电容器板3、4相距相同的距离。操纵单元1从该静止位置向一个方向的调节引起中央电容器板2以相同的程度向两个外部的位置固定的电容器板4中的一个电容器板移动并且从位置固定的另一个电容器板3移离。在此，中央电容器板2与两个外部的电容器板3、4分别形成测量电容器，测量电容器的电容值用于产生两个不同的、代表操纵单元的偏移的传感器值。

在此，通过首先将两个位置固定的电容器板3中的第一电容器板保持在地电位上的方式来使用根据本发明的方法。然后，与操纵单元1连接的中央电容器板2和位置固定的第二电容器板4与不同于地电位的电压电位连接并且随后又与该电压电位分离，并且随后将存储在中央电容器板2上的电荷量传输到具有已知电容值的积分电容器上。在连续应用的积分方法的范围内，这些步骤在多个相继的周期中被执行，并且在预给定数量的周期之后，借助A/D转换器测量积分电容器上的电压并且将其处理成代表操纵单元的偏移的第一传感器值。

随后立即重新执行相同的方法，其中然而两个位置固定的电容器板3、4的作用互换，也就是说，先前保持在地电位上的位置固定的电容器板3现在连接到与地电位不同的电压电位，该电压电位与中央电容器板的电压电位相同，并且反之亦然。在执行刚刚描述的积分方法的步骤之后，在此也在预给定数量的周期之后借助A/D转换器测量积分电容器上的电压并且将其处理成代表操纵单元的相同偏移的第二传感器值。

通过这种方式确定的第一和第二传感器值代表操纵单元1的分别带有相反的正负符号的相同偏移，从而由此实际上实现了对该偏移的冗余检测，这可以用于提高可靠性。

在图2中所示的示例中，操纵单元1布置成可围绕两个相互垂直的轴线枢转。与操纵单元1连接的中央电容器板2在操纵单元1的静止位置上与四个与中央电容器板对置地布置在电路板5上的位置固定的电容器板3、3’、4、4’处于相同的距离。在此，这些位置固定的电容器板3、3’、4、4’中的两个电容器板形成第一对3、4，该第一对配属于操纵单元1围绕第一轴线的枢转，另外两个电容器板形成第二对3’、4’，该第二对配属于操纵单元1围绕与第一轴线垂直的第二轴线的枢转。

操纵单元1从静止位置围绕第一轴线的枢转引起的是，中央电容器板2以相同的程度朝向两个配属于该枢转的电容器板4中的一个电容器板移动并且从另一个电容器板3移离。

在此，中央电容器板2与这两个位置固定的电容器板3、4一起分别形成测量电容器，测量电容器的电容值用于产生代表操纵单元1的偏移的传感器值。相对于其它两个与围绕第二轴线的枢转相关联的位置固定的电容器板3’、4’，操纵单元1围绕第一轴线的枢转实际上不引起改变。

如之前关于图1中的单轴实施方式所描述的那样，通过首先将配属于围绕第一轴线的枢转的两个位置固定的电容器板3中的第一电容器板保持在地电位上，在此应用根据本发明的方法。与操纵单元连接的中央电容器板2和在这种情况下所有其余的三个位置固定的电容器板3’、4、4’然后与一个与地电位不同的电压电位连接并且随后又与该电压电位分开，并且然后在中央电容器板2上存储的电荷量传输到具有已知电容值的积分电容器上。

如上文关于单轴实施方案所述，加以必要的变更，实施本方法的其它步骤。

在这种类型的测量中，总是恰好一个位置固定的电容器板保持在接地电位上，并且其余的位置固定的电容器板作为有源屏蔽件工作，办法是：这些电容器板被加载与可运动的中央电容器板2相同的电位。作为屏蔽件连接的电容器表面由于与中央电容器板2的电位相等而对于所述电容测量实际上是“不可见的”并且因此对于电容式的距离测量没有显著贡献。